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Basic Concept 多机器人网络控制系统 网络机器人系统（Networked Robots System—NRS）是指一系列的机器人基于某种协议连接到通信网络（INTERNET、LAN等）组成的控制体系。网络有线or无线。 基本元素：Physical embodiment；Autonomous capabilities；Network based cooperation；Environment sensors and actuators；Human-robot interaction 军事侦察；搜寻；空间探索；排雷排爆；编队飞行；战斗机器人等领域有重要应用 分类 Reference: Sanfeliu, Alberto, Norihiro Hagita, and Alessandro Saffiotti. Network robot systems. Robotics and Autonomous Systems 56.10 (2008): 793-797. 高永生, 赵杰, 蔡鹤皋. 基于多智能体的多机器人网络控制体系[J]. 计算机工程, 2006, 32(22): 14-16. 多机器人网络控制系统 网 络 控制模式 遥操作（集中式）系统：通过一个集中控制单元来监控队机器人，并分别命令控制每个机器人的运动。 自主（分布式）系统：每个机器人利用局部信息自主运动，机器人之间相互通信，并且反过来配置、修正、维护控制网络。 直接控制 共享控制 监督控制 Network Robots visible virtual unconscious 研究内容及挑战 多机器人网络控制系统 由于多机器人系统工作的现场环境、网络自身特性的限制等原因，机器人之间需要通过网络进行通信，然而由于无线网络通信环境易受到噪声的影响，且存在丢包现象，因此如何保证机器人能够及时、准确地接收到有关机器人发送的信息，成为关键研究内容。 联合定位和导航、环境感知、任务分配及合成任务执行、人机交互、网络遥操作和通信 设计网络系统需解决的关键问题 研究热点课题 多机器人网络控制系统 聚集、觅食和编队 探索和覆盖 多目标 观测 推箱子和物体搬运任务 机器人足球 多机器人的动态追捕 系统结构 多机器人网络控制系统 多机器人协作体系结构 协调模块 感应模块 反应模块 规划模块 选择模块 执行模块 冲突消解模块 负责节点的抽象行为，包括总体规划和管理 从黑板或其他智能体中接收和翻译信息 负责发送智能体规划处理的控制指令；当任务完成能力不足时，则分配任务到其他智能体或写入黑板中，以便进一步处理问题 根据反应模块中的信息，结合知识源提供的处理方法，进行问题求解规划 选取规划模块中的规划步骤，将问题的优化 处理集调入执行模块 根据规划模块的信息处理方法，完成局部规划或实时反应 解决子智能体之间在局部计算中的潜在冲突 典型分析：一群敏捷的四旋翼直升机 多机器人网络控制系统 Towards A Swarm of Agile Micro Quadrotors 设计参数： 质量：73g； 直径：21cm 旋翼类型：四旋翼 性能：1850deg/sec 旋转/偏航 空翻360/0.4s A lateral step response of 1 body length in 1 second. 设计小的原因： 1.有限空间的更紧密队形； 2.更高的灵活性和更快的响应速度 3.高加速度适应更多的干扰，具备更强的稳定性 缺点：负载能力减弱 Kushleyev, Alex, et al. Towards a swarm of agile micro quadrotors.Autonomous Robots?35.4 (2013): 287-300. 典型分析：一群敏捷的四旋翼直升机 多机器人网络控制系统 骨架：碳纤维 螺旋桨直径：8cm 电池：2-块 400 mAh Li-Po充电电池，续航时间11min 控制板：ARM Cortex-M3处理器 无线模块：2个Zigbee收发器（900 MHz or 2.4 GHz） 传感器：3轴磁力计；3轴加速度计；3轴陀螺仪 硬 件： 典型分析：一群敏捷的四旋翼直升机 多机器人网络控制系统 1. 利用Vicon 运动捕捉系统以100 Hz频率检测每个直升机位置； 2. 数据通过千兆 以太网传到基站； 3. 控制指令包括方向、角度、推力等（由基站的MATLAB产生）以100 Hz频率通过无线模块传到每个直升机上。 软 件： 典型分析：一群敏捷的四旋翼直升机 多机器人网络控制系统 仿 真： （a）很小的转动惯量可以引起很大的角加速度 （a）临界阻